浅谈数控落地镗铣床精度补偿

2022.11.04

翟宏刚

摘要：本文介绍了数控落地铣镗床构造与电控系统，阐述了数控落地镗铣床精度补偿的种类与原理，精度补偿的重要性。

关键词：数控落地镗铣床；精度补偿；电液比例阀；数控系统

1概述

数控落地铣镗床主机由：滑座、立柱、主轴箱、操纵站、液压站、电气控制柜等几大部分组成。

随着科学技术发展，精度补偿在现代重型机床精度控制方面显得越来越重要，而精度补偿的实现依赖机床电控系统。数控落地式铣镗床电控系统应用了国内外最新技术，例如：主轴驱动和进给系统采用西门子公司生产的S120全数字交流调速系统及1PH7交流伺服主轴电机和1FT6全数字交流伺服进给电机，数控系统采用西门子新型的840DSL及S7-300可编程控制器，并选用B-MPI手持单元作为辅助调整控制。具有广泛性能和先进技术的可靠的综合性。滑座、主轴箱、滑枕和回转工作台的直线位移四个进给轴可采用德国海德汉（HEIDENHAIN）LB382C光栅尺作为位置反馈检测元件。而主轴的旋转位移位置反馈检测元件采用的是德国海德汉（HEIDENHAIN）的编码器。

数控落地铣镗床电控系统核心是数控系统。数控系统中西门子840DSL数控系统是应用最广泛、性能最优越的数控系统之一。

西门子840DSL数控系统在NC和PLC接口信号中预留一些特定的区域用来存放一些预定义好的变量，这些变量可以根据机床控制需要在PLC程序中对NC的一些系统变量进行读写，在NC程序中也可以读写这些变量。齐齐哈尔二机床（集团）有限公司生产的数控落地铣镗床精度补偿由：伺服式全数字式电液比例阀配以相应的机械构造，液压补偿油缸，电气信号反馈系统（如光栅尺、编码器等）、数控系统组成。由电气信号反馈系统（如光栅尺、编码器等）将外界信号如位移等反馈给数控系统，数控系统通过读写与这些外界信号相对应的定义好的变量，控制伺服式全数字式电液比例阀，从而控制补偿油缸压力，达到控制变形、控制应力、控制位移、实现非线性补偿，达到调节精度的目的。

机床可采用进口伺服数字式电液比例阀，补偿方式采用伺服式全数字式电液比例阀控制液压系统压力变化实现非线性补偿，对任意点都可补偿。应用在数控落地式铣镗床上的精度补偿大致有以下几类。

1.1主轴箱平衡补偿

主轴箱与立柱内腔的平衡锤间由两组钢丝绳连接，与钢丝绳连接的油缸由电液比例阀控制，通过光栅尺将滑枕伸出的长度变化值采用全闭环方式反馈给数控系统，数控系统通过读写与这些外界信号相对应的定义好的变量，控制伺服式全数字式电液比例阀控制油缸压力随滑枕移动而变化，从而调整两钢丝绳的拉力分配，对由于滑枕移动引起的整个主轴箱部件重心的位移进行补偿。使主轴箱系统几何精度和运动精度满足精度控制要求。

1.2滑枕内应力变形补偿

当滑枕由主轴箱伸出时，使主轴箱重心外移，滑枕悬伸部位的自重导致悬伸部位的内应力发生变化，在滑枕上部拉应力随滑枕伸出而增大，滑枕上纵向连接有两个拉杆，拉杆另一端经由电液比例阀控制的油缸连接在滑枕后端面上。这样随着滑枕的移动，通过光栅尺将滑枕伸出的长度变化值采用全闭环方式反馈给数控系统，数控系统通过读写与这些外界信号相对应的定义好的变量，控制伺服式全数字式电液比例阀控制油缸压力随滑枕移动而变化，来平衡滑枕内应力变化，从而消除滑枕变形。

1.3滑枕精度补偿

滑枕内有两个油腔，一个静压油腔，一个补偿油腔，由数控系统通过读写这些数控系统定义好的变量改变油腔压力大小，实现精度补偿。滑枕伸出时，通过光栅尺将滑枕伸出的长度变化值采用全闭环方式反馈给数控系统，数控系统通过读写与这些外界信号相对应的定义好的变量，控制伺服式全数字式电液比例阀控制补偿油腔中的压力升高，补偿力渐渐增大；相反，当滑枕缩回时，补偿力逐渐减小，实现滑枕伸出和缩回的全程都通过数控系统对补偿力的大小实现非线性补偿。

1.4附件重力补偿

滑枕前端安装附件，由于附件重力原因，使滑枕前端受力变化，又因不同附件重量不同，这样使滑枕前端受力产生不同变化。当安装不同附件时，经限位开关等附件识别装置将附件识别信号反馈给数控系统进行识别，由数控系统控制数字式伺服电液比例阀控制油腔压力与附件相对应，而且随滑枕伸出位置不同而变化。从而平衡附件重力及附加扭矩。

2结语

在数控落地铣镗床精度补偿中，利用西门子840DSL数控系统在NC和PLC接口信号中预留一些特定的区域所存放的变量，可以简化控制程序，实现复杂的精度补偿控制过程，齐齐哈尔二机床（集团）有限公司生产的数控落地镗铣床就是采用了这种变量控制实现了对数字式伺服电液比例阀的控制，从而控制补偿油腔压力，达到控制补偿力大小来实现精度补偿，达到精度要求。齐齐哈尔二机床（集团）有限公司生产的数控落地铣镗床成功运用了该类补偿方案，满足了精度要求，获得了用户一致好评，使我厂的数控落地铣镗床成为极具市场竞争力的产品。